Полумостовой измеритель сопротивлений (его варианты)

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 091 1111 94 С НЫЙ КОМИТЕТ ССОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ ГОСУД АРС н- е(21) 3548801/24-21(53) 621.317.331 (088.8 ) (56) Авторское свидетельство СССР В 815677, кл. С 01 К 27/00, 1979.Испытательные приборы и стенды. Экспресс-индюрмация ВИНИТИ, 1977, В 37, с. 31-41, рис. 1.(54) ПОЛУМОСТОВОИ ИЗМЕРИТЕЛЬ СОПРО ТИВЛЕНКН (Е 10 ВАРИАНТЫ )(57) Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для измерения сопротивлений и их приращений, в частности, в тенэометрии. Целью изобретения является повышение точности измерения путем повышения линейности измерения, а также обеспечения независимости результатов измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста и измерений неравнономинальныхсопротивлений резисторов полумоста.Поставленная цель достигается выполнением источника питания в виде источника тока и введением инвертирующего масштабного усилителя. При этомпредлагаемые полумостовые измерителисопротивлений будут иметь линейныехарактеристики; независимые от номнальных сопротивлений измеряемых рзисторов. В устройстве осуществляется измерение неравнономинальных ре зисторов полумоста, что в совокупности повышает точность измерения.Наличие в измерителе только одногоисточника тока, а не двух источников напряжения ( как в прототипе )упрощает устройство. 2 с.п, ф-лы,2 ил.(5) 1бьх 2 ( 1 2) 55 1Изобретение относится к электроиэмерительной технике и может быть использовано для измерения сопро-. тивлений и их приращений, в частности, в тензометрии.Цель изобретения - повышение точности измерения за счет повьппения линейности измерения, обеспечения независимостиуезупьтата измерения от номинального сопротивления резисторов полумоста, обеспечения возможности измерения йеравнономинальных сопротивлений резисторов полумоста.На фиг. 1.и,2 показаны варианты полумостового измерителя сопротивлений.Предлагаемый измеритель ( фиг, 1) содержит первую 1 и вторую 2 клеммы питания полумоста З,первую выходную клемму 4 и вторую выходную клемму 5, соединенную с общей шиной,операционный усилитель б, выход и инвертирую" щий вход которого соединены с первой клеммойпитания полумоста 3, Неинвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя 7, вход которого соединен с второй клем. мой 2 питания полумоста 3 и вторым выходом источника 8 тока, первый выход которого Соединен с общей шиной. Между первой 1 и второй 2 клеммами питания полумоста 3 включены первый 9 и второй 1 О резисторы, соединенные последовательно. Общие выводы первого и второго резисторов 9 и 10 соединены с первой выходной клеммой 4.Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 равен отноЪшению номинального сопротивления первого резистора 9 к номинальному сопротивлению второго резистора 10.Второй вариант полумостового измерителя сопротивлений (фиг. 2) отличается от первого варианта тем, что инвертирующий вход операционного усилителя 6 соединен с второй клеммой 2 питания полумоста 3, а вход инвертирующего масштабного усилителя 7 соединен с первой клеммой 1 питания полумоста 3.Полумостовой измеритель сопротивлений работает следующим образом.Обозначим номинальное сопротивление первого резистора 9 В., номинальное сопротивление второго резистора 10 Р 2. Коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя 7 ра- вен Обозначим напряжения на первойи второй клеммах 1 и 2 питания У и 5 Я соответственно.Напряжение 2 поступает на вход инвертирующего масштабного усилителя 7, имеющего высокое входное сопротивление, и передается на неинверти О рующий вход операционного усилителя 5, работающего в режиме повторителя напряжения,Четырехпроводная схема подключенияполумоста 3 к источнику 8 тока, ин вертирующему масштабному усилителю 7 и операционному усилителю 6 обеспечивает независимость результата измерения от сопротивления соединительных проводов и следовательно З) . 11, = и 12.Система уравнений, описывающаясостояние полумостового измерителя сопротивлений по первому варианту, имеет вид 0 -111 (Р.+К 2) и 2=- в -(8. + - -п )= 1 +2 2 Из выражения (4) видно, что выходное напряжение измерителя пропорционально разности сопротивлений К и К 2, коэффициент чувстви 1.тельности измерителя равени+ не зависит от сопротивлений К и К 2 резисторов 9 и 10 и, следовательно, характеристика измерителя линейна в любом диапазоне изменения этих сопротивлений.В частном случае при п=1 и К =К 2 При изменении сопротивления Ки К выходное напряжение измерите- Х35 40 45 50 ля получает пропорциональное приращение Б = - -(К +лК -К -ЛК )щ1Вьх 2 1 2 2(К -К +дК -аК )1212 1Если один из резисторов, напримеррезистор 10, является образцовыми не изменяет своего сопротивления,выходное напряжение измерителя пропорционально изменению сопротивлениядругого резистора. Из выражения 4 1)следует11 = - - (К +й К -пК )1бйх п+1 1 1 1щ- - ДК1С 7)и+1 "фт.е. и в этом случае характеристика измерителя линейна и не зависитот номинальных сопротивлений резисторов 9 и 1 О.Во втором варианте измерителякоэффициент передачи инвертирующегомасштабного усилителя 7 равенК 1ш= -- , (8)Кпа работа измерителя аналогична работе измерителя по первому варианту,Благодаря выполнению источникапитания в виде источника тока и введению инвертирующего масштабногоусилителя, предлагаемые полумостовые измерители сопротивлений имеютлинейные характеристики, независимые от номинальных сопротивлений измеряемых резисторов, обеспечиваютвозможность измерения неравнономинальных резисторов в полумосте, чтов совокупности повышает точностьизмерения,Кроме того, наличие в измерителетолько одного источника тока, а недвух источников напряжения как визвестном устройстве, упрощает кон 1струкцию. Формула из обре тенйя 1. Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен с общей шиной, полумост, иэ последовательно соединенных первого и второ 5 10 15 20 25 ЗО го резисторов, первую выходную клеммусоединенную с общими выводами резисторов полумоста,вторую выходную клемму, соединенную с общей шиной, операционный усилитель, выход и инвертирующий вход которого соединены свторым выводом первого резистора полумоста, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точности измерения, в него введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питания выполнен в виде источника тока, второй выход которого соединен с вторым выводом второго резистора полумоста и входом инвертирующегомасштабного усилителя, выход которого соединен с неинвертирующим входом операционного усилителя, а коэффициент передачи инвертирующего масп 1табного усилителя равен отношениюноминального сопротивления первогорезистора полумоста к номинальномусопротивлению второго резистора полу.моста,2. Полумостовой измеритель сопротивлений, содержащий источник питания, первый выход которого соединен,с общей шиной, полумост иэ последовательно соединенных первого и второ"го резисторов, гервую выходную клем му соединенную с общими выводами резисторов полумоста, вторую выходнуюклемму, соединенную с общей шиной,операционный усилитель, выход которого соединен с вторым выводом нервого резистора полумоста, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с цельюповышения точности измерения, внего введен инвертирующий масштабный усилитель, а источник питаниявыполнен в виде источника тока,второй выход которого соединен свторым выводом второго резистораполумоста и инвертирующим входомоперационного усилителя, неинверти-.рующий вход которого соединен с выходом инвертирующего масштабного усилителя, вход которого соединен с вторым выводом первого резйстора полумоста, а коэффициент передачи инвертирующего масштабного усилителя равен отношению номинального сопротивления второго резистора полумоста к номинальному сопротивлению первого резистора полумоста.Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Тираж 747 НИИПИ Государственного коми по делам изобретений и отк 113035, Москва, Ж, Раушск